리튬이온전지는 양극재, 음극재, 분리막, 전해액의 4가지 주요 부재로 구성된다. 그 외의 부재로는 바인더, 집전체, 외장재, 전도보조제 등이 있다. 양극재는 고가의 코발트산리튬이 주를 이루지만 삼원계, 망간산리튬, 니켈산리튬, 인산철리튬 등도 사용된다. 음극재에는 탄소계 물질이 사용되며, 흑연(흑연)이 주류를 이루고 있지만, 고용량화를 위해 일산화규소(SiO)를 혼합하는 노력도 진행되고 있다. 이 전지는 시트 형태의 양극판과 음극판, 그 사이에 단락을 방지하기 위해 전기 절연성을 갖춘 분리막을 끼워 적층하고 전해액을 채운 구조로 되어 있다. 전해액으로 양극과 음극 사이에서 리튬 이온의 전도성을 확보하고 있다.